Annales Pharmaceutiques Françaises (2009) 67, 198—202

SÉANCE THÉMATIQUE : VACCINS ET VACCINATIONS

Stratégies de recherche et développement,illustrées par les nouveaux vaccins�

Research and development strategies, examples among new vaccines

F. Denis ∗, M.-C. Ploy

Service de Bactériologie—virologie—hygiène, CHU Dupuytren, 2, avenue Martin-Luther-King,87042 Limoges cedex, France

Recu le 2 octobre 2008 ; accepté le 3 fevrier 2009Disponible sur Internet le 17 mars 2009

MOTS CLÉSNouveaux vaccins ;Recherche ;Développement ;Papillomavirus ;rotavirus

Résumé Les méthodes classiques permettent toujours d’obtenir de nouveaux vaccins, maisla biologie moléculaire et le génie génétique permettent de nouveaux développements. Lesévolutions ont porté sur l’obtention, la présentation et l’administration des antigènes vacci-naux ou de souches microbiennes atténuées et sur le développement de nouveaux vecteurs etadjuvants. Les antigènes sous forme de pseudoparticules virales (VLP) (papillomavirus) ou depolysaccharides conjugués (pneumocoques, méningocoques) sont très immunogènes et les virusatténués par réassortiment de génomes segmentés sont très prometteurs (rotavirus, grippe). Lamajorité des vaccinations se fait par voie parentérale et la voie muqueuse est sous-utilisée. Lesétapes du développement de nouveaux vaccins, de la conception jusqu’à la commercialisation,sont complexes. Deux cas de recherche et développement concernant de « nouveaux » vaccins :papillomavirus et rotavirus sont détaillés à titre d’exemple. L’avenir de la vaccination apparaîtprometteur.© 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

Summary Classical methods are still providing new vaccines, but molecular biology and gene-

KEYWORDSNew vaccines;Research;Development;

tic engineering have enabled new approaches to development. Changes in vaccinology haveinvolved the isolation, presentation and administration of vaccinal antigens or attenuated vac-cinal strains. New methods of vaccine delivery other than injection will be used (e.g. mucosaladministration) and new vectors or adjuvants will be added to vaccines in order to stimulate

� Communication présentée à l’Académie de pharmacie lors de la séance thématique « Vaccins et Vaccinations » du 15 octobre 2008.∗ Auteur correspondant.

Adresse e-mail : francois.denis@unilim.fr (F. Denis).

0003-4509/$ — see front matter © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.doi:10.1016/j.pharma.2009.02.003

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Papillomavirus;Rotavirus

specific responses. New vaccines can also be obtained by using viral-like particles (VLP of papil-lomavirus), conjugate polysaccharides (N. meningitidis, S. pneumoniae) or the reassortment ofsegmented genomes (rotavirus, influenza). Here, we analyze the different steps of a vaccine’slife using concrete cases of two new vaccines against papillomavirus and rotavirus. Vaccinationhas a promising future.© 2009 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

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Introduction

Le développement d’un vaccin doit prendre en compte deséléments de réflexion divers dont on peut citer les plusimportants :• la fréquence et/ou gravité de la maladie à prévenir ;• la zone géographique touchée, avec des pays riches sus-

ceptibles de payer et/ou des pays en développementnécessitant des bailleurs de fonds extérieurs ;

• le bioterrorisme ou prépandémie avec des états suscep-tibles d’inciter les fabricants à produire des candidatsvaccins en les achetant éventuellement à l’avance ;

• le coût permettant d’amortir la recherche : à noter queles vaccins conjugués pneumocciques et les vaccins papil-lomavirus ont repoussé des barrières psychologiques decoût (même si les analyses coût—bénéfice sont en faveurde ces vaccins), mais ils sont difficilement accessibles auxpays en développement pourtant très concernés.

Ces considérations n’ont pas la prétention d’être exhaus-tives, mais elles permettent d’entrevoir quelques-uns deséléments guidant la décision de développer tel ou telnouveau vaccin, sans prendre en compte les difficultés tech-niques inhérentes à chaque germe.

Ainsi, avant d’engager les investissements en rechercheet développement, les fabricants doivent tenter de prévoirla taille de la cible, les recommandations, le coût du vaccin,le remboursement, le taux de couverture attendu, les consé-quences épidémiologiques de la vaccination, sans compterla tolérance en utilisation post-autorisation de mise sur lemarché (post-AMM), etc. . .

Stratégies de recherche de nouveauxvaccins [1,2]

Notion relative de « nouveau vaccin »

La notion de « nouveau vaccin » est relative car on regroupesous le même vocable :• des vaccins qui ne sont qu’une déclinaison de nou-

velles formulations associant des valences vaccinales déjàexistantes, avec comme exemple le vaccin hexavalentdu nourrisson qui est en fait un pentavalent D-T-Coqacellulaire-polio-Hib auquel on a ajouté l’hépatite B ;

• des vaccins dont la nature vaccinale est déjà connue

et qui resurgissent avec une nouvelle formulation et denouvelles indications, telle la souche OKA du virus de lavaricelle (souche vivante atténuée) initialement recom-mandée pour les immunodéprimés, les patients avechémopathies. . . qui est réapparu sous forme de :

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◦ vaccin varicelle de l’enfant avec comme indication lesnourrissons immunocompétents (hors immunodépres-sion) et les adultes non immuns,

◦ vaccin zona contenant une plus forte concentration dela souche OKA ;

des vaccins bactériens polysaccharidiques conjuguéscomportant des valences supplémentaires : pneumococ-ciques avec dix, voire 13 valences, au lieu de sept,méningococciques avec conjugaison des sérogroupes A,C, Y, W135.

es vaccins réellement « nouveaux »

armi les vaccins réellement nouveaux, il faut noter les deuxaccins rotavirus à base de virus atténués administrés paroie orale (Rotarix® et RotaTeq® composé de virus réassor-ants), prenant le relais du Rotashield® retiré du marché duait de risque d’invagination intestinale aiguë.

On trouve aussi les vaccins papillomavirus (Gardasil®

t Cervarix®) car ce sont les premiers visant à prévenires infections sexuellement transmissibles, des infectionspapillomavirus à tropisme génital et le cancer du col de

’utérus, voire d’autres cancers.La nouveauté vient aussi des vaccins grippaux vivants

tténués administrables par voie nasale (FluMist®) dispo-ible aux États-Unis.

volution des stratégies de recherche’antigènes et d’induction d’une immunitérotectrice

n peut schématiquement et arbitrairement distinguer plu-ieurs époques.

es antigènes vaccinauxistoriquementn dehors des vaccins à base d’anatoxine faite d’exotoxineurifiée détoxifiée, on a utilisé, durant des décennies, desgents infectieux entiers vivants (atténués de manière empi-ique) ou tués. Avec à titre d’exemple :

pour les vivants atténués, le vaccin poliomyélitique(Sabin), les vaccins rougeole, oreillons, rubéole. . . pourles vaccins viraux et le BCG pour les vaccins bactériens ;pour les vaccins tués contenant les germes entiers, levaccin poliomyélitique (Salk) ou le vaccin coquelucheuxentier.

epuis une vingtaine d’annéesn s’oriente vers des vaccins à base d’antigènes puri-és, soit contenant un seul type si à lui seul il estapable de protéger contre la maladie tel l’Ag HBs contre

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’hépatite B ou regroupant différents antigènes du mêmegent pathogène comme c’est le cas des vaccins coquelu-heux acellulaires (anatoxine pertussique + hémagglutininelamenteuse ± pertactine ± agglutinogène).

Ces antigènes peuvent être utilisés sous leur forme nativeprotéiques, polysaccharidiques. . .) ou conjugués comme’est le cas de plus en plus pour les vaccins polysac-haridiques qui n’induisent naturellement qu’une réponsehymo-indépendante qui peut devenir thymodépendante sin combine les polysaccharidiques à des protéines porteusesanatoxines, protéines de surface des bactéries, etc. . .).

Le premier exemple a été le vaccin Haemophilus influen-ae b dans lequel le polyribosylribitolphosphate (PRP) até conjugué à de la toxine tétanique détoxifiée. La mêmepproche a été suivie pour les nouveaux vaccins méningo-occiques (sérogroupe C tout d’abord, puis A, Y, W 135. . .)t pneumococciques (sept valences tout d’abord, puis dix,oire 13 valences).

ctuellemente choix et l’obtention des antigènes vaccinaux utilisent ettiliseront de plus en plus la biologie moléculaire, le génieénétique et les progrès de l’immunologie fondamentale.ans empiéter sur les vaccins du futur abordés par ailleurs,n peut dire que ces nouvelles approches ont permis :par clonage-expression d’obtenir des antigènes purifiésdont le premier représentant a été le vaccin hépatite B ;à partir du réassortiment de virus à ARN qui ont desgénomes segmentés d’obtenir des vaccins vivants atté-nués dont certains sont déjà commercialisés, tels querotavirus ou grippe ;grâce aux propriétés d’autoassemblage de protéinesvirales d’obtenir des pseudoparticules virales (VLP) à labase de la fabrication de vaccins papillomavirus. . .

Mais en dehors des antigènes, d’autres développementsont entrepris dans de nombreuses directions concernant,otamment de nouvelles voies d’administration et la poten-ialisation de l’immunogénicité.

ouvelles voies d’administrationurant des décennies, on a utilisé essentiellement les voies

ntramusculaires ou sous-cutanées, voire plus rarement laoie intradermique (BCG, vaccination antivariolique) ourale (vaccin poliomyélite Sabin).

Or il apparaît que d’autres voies peuvent être utilisées :l’immunisation épidermique avec une approche utilisantdes dispositifs transdermiques (patchs) [2,3] ;l’immunisation par voie muqueuse utilisant les proprié-tés du système immunitaire commun des muqueuses chezl’homme (mucosa-associated lymphoid tissues [MALT])avec des sites effecteurs (immunité sécrétoire et humo-rale) beaucoup plus larges que les sites inducteurs(voie orale, nasale, rectale, vaginale) ; ainsi, à titred’exemple une immunisation par voie nasale induit defortes réponses immunitaires au niveau du tractus respira-toire, mais aussi, chez la femme au niveau cervicovaginal[4,5].

élivrance des antigènesa délivrance des antigènes fait également l’objet deecherches portant, notamment sur des vecteurs particu-

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F. Denis, M.-C. Ploy

aires (liposomes, nanocapsules lipidiques, nanosphères etanocapsules de polymères. . .) [6]. Ces vecteurs particu-aires sont tout particulièrement étudiés pour favoriser’absorption intestinale, mais des travaux ont aussi portéur des présentations permettant après une seule injectiones libérations d’antigènes différées dans le temps ce quiviterait les injections de rappel.

djuvantses adjuvants font l’objet également de beaucoup de tra-aux, des sels d’aluminium ont fait la preuve de leurfficacité et de leur tolérance acceptable, mais beaucoup’autres adjuvants sont à l’étude à base de toxines ou deragments de toxines bactériennes (V. cholerae, E. coli. . .)e lectines, de polyelectrolytes, d’immuno-stimulatingomplexes (ISCOM), d’actines, d’avridine, de solutions hui-euses, du monophosphoryllipide A (MPA), du lipide A, duysophosphatidyl glycerol et des cytokines (IL-5). . .

En pratique, seuls sont utilisés les dérivés du squa-ène (vaccin grippal recommandé pour certains patients :ripguard®, vaccin hépatite B Fendrix® destiné aux

nsuffisants rénaux) et l’adjuvant ASO4 plus MPL (3-desacyl-4’-monophosphoryl lipid A), c’est-à-dire de

’endotoxine détoxifiée de Salmonella absorbé sur de’hydrate d’hydroxyde d’aluminium [3,5].

e développement des vaccins [1,7]

a réglementation européenne relative à l’AMM pour lesédicaments à usage humain classe les vaccins dans lesédicaments immunologiques.L’évaluation d’un vaccin est donc identique à celle d’un

édicament. Le dossier comprend une documentation chi-ique, pharmaceutique et biologique avec, si nécessaire,

ne étude de sécurité virale.Les études chez l’homme sont précédées d’une phase

e développement préclinique, des études pharmacolo-iques et toxicologiques. Ces études permettent de vérifier’innocuité, le pouvoir immunogène et la tolérance du vaccinur différentes espèces animales.

tudes cliniques

omme pour toute spécialité, le développement du vaccin’appuie sur des études cliniques qui se déroulent en troishases (phases I à III) [1] avec :des études pharmacologiques (phases I et II) évaluant :◦ les caractéristiques de la réponse immunitaire,◦ l’interaction avec les autres vaccins,◦ le schéma de vaccination ;des études d’immunotoxicité et de tolérance (phases I àIII) ;des études efficacité protectrice essentiellement enphase III.

Les études de phase IV sont réalisées après la mise sur learché.L’AMM n’est délivrée qu’après une évaluation de la qua-

ité de l’efficacité et de l’innocuité du vaccin, c’est-à-direprès appréciation du bénéfice/risque.

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Stratégies de recherche et développement, illustrées par le

Autorisation de mise sur le marché [1]

La procédure d’enregistrement peut être de trois types :centralisée, de reconnaissance mutuelle et décentralisée.

La procédure centralisée est coordonnée par l’Agenceeuropéenne du médicament (EMEA) et l’AMM est octroyée defacon centralisée contraignante pour l’ensemble des étatsmembres de l’Union européenne, mais ouvrant le marché àl’ensemble des pays de la communauté européenne.

La procédure de reconnaissance mutuelle permet lareconnaissance, par un ou plusieurs états membres, del’AMM octroyée par un état membre. L’AMM est donc déli-vrée de facon nationale.

La procédure décentralisée concerne un dossier dedemande d’AMM pour un médicament pour lequel il n’existepas d’AMM dans l’Union européenne. Un état membre deréférence émet un rapport.

Mais le vaccin devra passer devant de nombreuses ins-tances et suivre un parcours compliqué (Fig. 1). Il est soumisau Comité technique des vaccinations et à la Haute Auto-rité de santé pour l’inscription dans le calendrier vaccinal,à la Commission de transparence, au Comité économiquedes produits de santé, etc. . .

Suivi post-AMM

Après mise sur le marché, le vaccin est soumis à une pharma-covigilance très attentive. En effet, quelle que soit la tailledes études pré-AMM, la phase post-AMM qui concerne desmillions d’individus peut permettre de déceler des effetsindésirables rares ou très rares non identifiés antérieure-

ment.

Le suivi est très lourd. Il comporte, outre les contrôlesde fabrication, une pharmacovigilance.

De même, pour certains vaccins, la surveillance del’impact du vaccin sur l’épidémiologie est demandée aux

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Figure 1. Cheminement administratif d’un vaccin.The administrative pathway of a vaccine.

veaux vaccins 201

abricants. Ces exigences croissantes sont à prendre enompte dans le coût des vaccins modernes.

roblématique recherche etéveloppement appliqué à deuxnouveaux » vaccins : les vaccinsapillomavirus et rotavirus

accins papillomavirus [8]

es premiers papillomavirus ont été décrits en 1933. Mais,ès la découverte de l’activité oncogène des papillo-avirus 16 et 18 (1982—1992), on a eu conscience de

’intérêt du développement d’un vaccin contre le canceru col de l’utérus. Ce dernier est responsable de prèse 500 000 nouveaux cas et de 270 000 morts par an danse monde. Il a fallu vaincre de nombreuses difficultésour développer un vaccin (virus non cultivable, nécessité’obtention d’une immunité muqueuse contre une infectionexuellement transmissible, multiplicité des sérogénotypesvec une quarantaine de génotypes génitaux dont une quin-aine à haut risque oncogène, etc. . .). Or les premières VLPnt été produites en 1991, les premières preuves d’efficacitént été apportées en 2001 et les AMM des deux vaccinsommercialisés administrables par voie parentérale ont étéonnées dans la prophylaxie des cancers du col de l’utérusn 2006 pour le vaccin quadrivalent [HPV 6, 11, 16, 18]ardasil® et en 2007 pour le vaccin bivalent [HPV 16, 18]ervarix® au vu d’études de tolérance et d’efficacité portant

ur des dizaines de milliers de femmes.

Les vaccins à base de VLP de la protéine L1 sont admi-istrés par voie intramusculaire (i.m.) à raison de troisnjections sur une période de six mois. Il s’agit de vaccinsrophylactiques.

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[et perspectives. In: Gaudelus J, editor. Vaccinologie. Paris: Doin;

02

L’efficacité sur la prévention des lésions précancéreuseservicales de haut grade, des adénocarcinomes in situ et desondylomes dus aux génotypes contenus dans les vaccins até tout à fait remarquable, avoisinant les 90 à 100 %.

De plus, les résultats observés ont été supérieurs auxésultats attendus :

le spectre plus large que strictement homologue grâce àdes réactivités croisées ;l’efficacité du Gardasil® dans la prévention des cancersdu vagin et de la vulve.

Enfin, on peut aussi espérer une certaine protectionis-à-vis du cancer anal associée dans 90 % des cas aux papil-omavirus et pour 92 % d’entre eux aux génotypes 16 et 18.

Toutefois persistent des inconnues sur la durée de’immunité au-delà de cinq ans et la nécessité de rappels,ur la tolérance en post-AMM, notamment pour le vaccinontenant l’adjuvant AS04.

Ces vaccins sont recommandés en France pour les jeuneslles à 14 ans avec rattrapage jusqu’à 23 ans pour les jeunesemmes « naïves » ou au plus tard dans l’année suivant leébut de la vie sexuelle, mais d’autres options ont été choi-ies par les autres pays européens et en Amérique du Nord.

accins rotavirus [9]

es rotavirus ont été découverts en 1973. Leur implica-ion chaque année au niveau planétaire dans 111 millions’épisodes de gastro-entérites chez les enfants de moins deinq ans avec une mortalité élevée en l’absence de réhy-ratation (un demi-million de morts par an) justifiait laecherche de vaccins efficaces administrables facilement,compris dans les pays en voie de développement les plus

oncernés.Malgré les difficultés attendues du fait de virus diffici-

ement cultivables, de virus présents chez les humains etivers d’animaux (barrière d’espèce franchissable) d’unerès grande diversité et variabilité virale liée au caractèreegmenté de l’ARN permettant des recombinaisons (neuférotypes différents pour la glycoprotéïne VP7 porteuse de’antigène majeur de neutralisation). . . des vaccins vivantstténués ont été développés.

En 1998, un premier vaccin vivant atténué adminis-rable par voie orale est mis sur le marché aux Etats-Unis,otashield®, réassortant entre deux souches animales’origine bovine et simienne, mais il est retiré du marché duait de la survenue d’invaginations intestinales. Depuis 2006,eux nouveaux vaccins sont commercialisés, le Rotateq®,accin pentavalent utilisant comme fond génétique uneouche bovine réassortant avec des souches humaines deivers types et le Rotarix® monovalent utilisant une soucheumaine. Ces deux vaccins nécessitent plusieurs prisesvec trois doses pour le Rotateq® et deux doses pour laotarix®. Pour éviter de se trouver dans les tranches d’âgeoncernées par les invaginations intestinales aiguës du nour-

isson et éviter toute suspicion temporelle d’associationaccination—invagination, ces administrations doivent êtreéalisées de préférence entre la sixième et la 12e semainee vie et terminées avant la 24e semaine pour Rotarix® et la6e semaine pour Rotateq®.

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F. Denis, M.-C. Ploy

Ces vaccins évalués sur des dizaines de milliers d’enfantsréviennent les formes sévères dans une proportion allante 73 % à 98 % selon les vaccins et les études. Ces vaccinse font pas à ce jour l’objet de vaccination systématique enrance.

onclusion

n voit donc que les « nouveaux » vaccins, c’est-à-dire desaccins commercialisés ou sur le point de l’être, sont assezombreux. Leur principe utilise de nouvelles approchesoncernant, notamment le mode d’administration, soit avecne immunisation locale telle immunité muqueuse digestiverotavirus), respiratoire (grippe), soit après administra-ion parentérale induisant une immunité locale. Les VLPonférant une protection génitale contre les papillomavi-us ou les polysaccharides conjugués protégent à la foisontre les infections systémiques et le portage oropha-yngé.

Par ailleurs, on voit apparaître pour ces nouveaux vac-ins, outre de nouvelles présentations d’antigènes (VLP,olysaccharides conjugués), de nouveaux adjuvants tels quees dérivés du squalène ou l’AS04 fait d’endotoxine bacté-ienne détoxifiée.

Ces « nouveaux » vaccins préfigurent certaines voiesmpruntées par un certain nombre de vaccins du futur quieront présentés par ailleurs.

Mais, une fois autorisé, encore faut-il que le vaccin soitecommandé (population restreinte ou large) et remboursé.armi les vaccins cités précédemment, on trouve tous les case figure, du non recommandé, à la prescription restreinte,usqu’à la recommandation à plusieurs classes d’âge aveces vaccins chers mais remboursés.

éférences

1] Guide des vaccinations. Direction générale de la Santé. Comitétechnique des vaccinations. Paris: Éditions INPES; 2008.

2] Plotkin SA. Nouvelles stratégies de la vaccination. Bull Acad NatlMed 2008;192:511—9.

3] Denis F, Alain S, Ploy MC. Nouvelles voies d’administration : vac-cination par voie épidermique, intradermique, muqueuse. MedSci (Paris) 2007;23:379—85.

4] Aujuere F, Czerkinsky C. Immunité muqueuse et vaccination.Med Sci (Paris) 2007;23:371—9.

5] Denis F, Hantz S, Alain S. Immunité et vaccinations anti-virales : exemple de la muqueuse respiratoire. Antibiotiques2007;9:130—8.

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7] Morgan L. L’évaluation des soumissions pré-AMM en Europe. The-rapie 2005;60:205—8.

8] Hantz S, Alain S, Denis F. Vaccins anti-papillomavirus : avancées

2008. p. 358—71.9] Pares N, Garbarg-Chenon A, Grimprel E. Vaccination anti-

rotavirus. In: Gaudelus J, editor. Vaccinologie. Paris: Doin; 2008.p. 303—22.